基于暗通道優(yōu)先和解三角形法的絕緣子覆冰監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理及絕緣子的在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及由圖片計(jì)算絕緣子覆冰 情況的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)是冰災(zāi)多發(fā)的國(guó)家之一。輸電線路和絕緣子受冰災(zāi)影響可能會(huì)出現(xiàn)坍塌，斷 線和絕緣子閃絡(luò)等重大電力事故，引起大面積停電。這嚴(yán)重威脅著多冰災(zāi)地區(qū)電力系統(tǒng)的 安全運(yùn)行，因此適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)十分必要。目前絕緣子覆冰監(jiān)測(cè)主要有人工和傳感器 兩種監(jiān)測(cè)方式，但人工監(jiān)測(cè)的成本較高，且受主觀因素影響較大，傳感器監(jiān)測(cè)的方法又有安 裝不便，與覆冰關(guān)系復(fù)雜等問(wèn)題。
[0003] 用圖像處理的方法可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，而且相比傳統(tǒng)的借助傳感器的基于力學(xué) 原理的方法，更加直觀、經(jīng)濟(jì)、有效。近十年以來(lái)，電力領(lǐng)域的相關(guān)人士紛紛嘗試?yán)脠D像處 理的方法進(jìn)行覆冰監(jiān)測(cè)。但是由于絕緣子的輪廓受覆冰影響很大，大多數(shù)的嘗試都是關(guān)于 輸電線路的覆冰監(jiān)測(cè)，而且其效果很大程度上取決于邊緣檢測(cè)和圖像分割的準(zhǔn)確性。
[0004] 本發(fā)明提供一種基于暗通道優(yōu)先和解三角形法的絕緣子覆冰狀況在線監(jiān)測(cè)方法， 在輕中度覆冰的情況下不需要知道絕緣子的尺寸就可以計(jì)算出其覆冰的狀況，在重度覆冰 的情況下可以結(jié)合絕緣子的尺寸信息計(jì)算出其覆冰狀況。因?yàn)楸景l(fā)明無(wú)需做邊緣檢測(cè)，所 以更加簡(jiǎn)單有效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種基于暗通道優(yōu)先和解三角形法的絕緣子覆冰狀況在線監(jiān)測(cè)方法， 本發(fā)明提供的絕緣子覆冰監(jiān)測(cè)方法主要包括如下步驟：
[0006] 基于暗通道優(yōu)先和解三角形法的絕緣子覆冰監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟：
[0007]S1、圖像獲取，具體包括：
[0008]SI. 1架設(shè)兩臺(tái)攝像機(jī)：一臺(tái)為監(jiān)測(cè)用攝像機(jī)，一臺(tái)為輔助用攝像機(jī)，兩臺(tái)攝像機(jī) 和監(jiān)測(cè)對(duì)象看成三個(gè)點(diǎn)，其構(gòu)成的平面垂直于地面；
[0009]S1. 2獲取圖像：用步驟SI. 1中架設(shè)的兩臺(tái)攝像機(jī)拍攝同一監(jiān)測(cè)對(duì)象，獲取完圖像 后輔助用攝像機(jī)可移除；
[0010] S2計(jì)算攝像機(jī)到監(jiān)測(cè)對(duì)象的距離Xl，具體包括：
[0011]S2. 1 建立圖像衰減模型ilx,y) =jc(x，y)t(x,y)+A(l_t(x,y));
[0012] S2. 2把圖像分成多個(gè)正方形的小塊；
[0013]S2. 3估算總體大氣光A:取所有所述小塊中暗通道idaA(x，y)的值位于前10%的 小塊，然后在其中選擇idaA(x，y)強(qiáng)度最強(qiáng)的小塊，其idaA(x，y)即為A;
[0014] S2. 4 計(jì)算透射率"夂少'）：心-，少)=丨-min(min, (A〇))； (x〇,v〇)eO(.?c,_v)c
[0015]S2.5計(jì)算出兩臺(tái)攝像機(jī)到檢測(cè)對(duì)象的距離比k= ^ ，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于暗通道優(yōu)先和解三角形法的絕緣子覆冰監(jiān)測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟： S1、圖像獲取，具體包括： S1. 1架設(shè)兩臺(tái)攝像機(jī)：一臺(tái)為監(jiān)測(cè)用攝像機(jī)，一臺(tái)為輔助用攝像機(jī)，兩臺(tái)攝像機(jī)和監(jiān) 測(cè)對(duì)象看成三個(gè)點(diǎn)，其構(gòu)成的平面垂直于地面； 51. 2獲取圖像：用步驟SI. 1中架設(shè)的兩臺(tái)攝像機(jī)拍攝同一監(jiān)測(cè)對(duì)象，獲取完圖像后輔 助用攝像機(jī)可移除； S2計(jì)算攝像機(jī)到監(jiān)測(cè)對(duì)象的距離Xl，具體包括： 52. 1 建立圖像衰減模型i。(X，y)=j。(X，y)t(X，y)+A(1-t(X，y)); S2. 2把圖像分成多個(gè)正方形的小塊； 52. 3估算總體大氣光A:取所有所述小塊中暗通道idaA(x，y)的值位于前10 %的小塊， 然后在其中選擇idaA(x，y)強(qiáng)度最強(qiáng)的小塊，其idaA(x，y)即為A;
S3監(jiān)測(cè)絕緣子的覆冰情況，具體包括： 53. 1計(jì)算相機(jī)成像大小與像素點(diǎn)的關(guān)系：-
S3. 2計(jì)算圖片中的監(jiān)測(cè)對(duì)象各個(gè)部分的實(shí)際尺寸：根據(jù)
，以及由S3. 1可以求得像素密度，又因 為成像尺\(yùn)T=
，因此可求得實(shí)際尺寸； S3. 3進(jìn)行角度修正：步驟S3. 2中的結(jié)果如果以縱向?yàn)閰⒖家詂os0i進(jìn)行修正， 9 :是監(jiān)測(cè)攝像機(jī)與監(jiān)測(cè)對(duì)象的夾角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于暗通道優(yōu)先和解三角形法的絕緣子覆冰監(jiān)測(cè)方法，其特 征在于，所述步驟S1. 1的攝像機(jī)布置三角形構(gòu)成法，具體為：兩臺(tái)攝像機(jī)和監(jiān)測(cè)對(duì)象看成 三個(gè)點(diǎn)，其構(gòu)成的平面垂直于地面，監(jiān)測(cè)用攝像機(jī)和輔助用攝像機(jī)與地面所成夾角分別為 0龍0 2，監(jiān)測(cè)對(duì)象與兩臺(tái)攝像機(jī)連線所成的夾角為e3= 0 2-0i，兩臺(tái)攝像機(jī)之間的距離 為d，其到監(jiān)測(cè)對(duì)象的距離分別為Xl、x2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于暗通道優(yōu)先和解三角形法的絕緣子覆冰監(jiān)測(cè)方法，其特 征在于，所述步驟S2. 3中計(jì)算全局大氣光A的方法，具體為：由于自然界中存在光影現(xiàn)象， 對(duì)于沒(méi)有衰減的原始圖像f(x，y)中的每個(gè)小塊，至少在一個(gè)顏色通道有一些像素值接近
所以通過(guò)求出衰減后圖像r(x，y)的 ， 各個(gè)小塊的暗通道idaA(x，y)，其值近似為大氣光A，為增加準(zhǔn)確度，取所有小塊中產(chǎn)k(x，y) 值位于前10%的小塊，然后在其中選擇idaA(x，y)強(qiáng)度最強(qiáng)的小塊，其idaA(x，y)即為A。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于暗通道優(yōu)先和解三角形法的絕緣子覆冰監(jiān)測(cè)方法， 其特征在于，所述步驟S2. 4中計(jì)算透射率的方法，具體為：由S2. 1中的圖像衰減模型
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于暗通道優(yōu)先和解三角形法的絕緣子覆冰監(jiān)測(cè)方法， 其特征在于，所述步驟S2. 5中求兩攝像機(jī)到監(jiān)測(cè)對(duì)象距離比值的方法，具體為：均一 大氣環(huán)境中，透射率t(x，y) =e^ed(x，y)，其中d(x，y)表示點(diǎn)（x，y)的場(chǎng)景深度，那么
其中MXs'，ys'）和t2(xs，ys)分別為兩個(gè)相機(jī)所拍攝相片中 點(diǎn)（xs'，ys'）和點(diǎn)（xs，ys)透射率，表示實(shí)際監(jiān)測(cè)對(duì)象中不為白色的點(diǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于暗通道優(yōu)先和解三角形法的絕緣子覆冰監(jiān)測(cè)方法，其特 征在于，所述步驟S2. 6中求監(jiān)測(cè)用攝像機(jī)到監(jiān)測(cè)對(duì)象距離的方法，具體為：由余弦定理得
d2=Xl2+X22-2Xlx2C〇S03，又因?yàn)橛刹襟ES3得灸=脊所以 工1，
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于暗通道優(yōu)先和解三角形法的絕緣子覆冰監(jiān)測(cè)方法，其特 征在于，所述S3中所述監(jiān)測(cè)方法，具體為： S3. 1計(jì)算相機(jī)成像大小與像素點(diǎn)的關(guān)系：根據(jù)相機(jī)的給定參數(shù)求出像素密度，設(shè)其為r,那么
S3. 2計(jì)算圖片中的監(jiān)測(cè)對(duì)象各個(gè)部分的實(shí)際尺寸：根據(jù)相機(jī)的成像關(guān)系得，
，又因?yàn)槌上? 焦距可以見所拍攝圖像的參數(shù)，相機(jī)到監(jiān)測(cè)對(duì)象距離可以由S2. 6求出，所以可以由圖片得 到監(jiān)測(cè)對(duì)象各個(gè)部分的實(shí)際尺寸，對(duì)于輕度和中度覆冰，可以直接計(jì)算，對(duì)于覆冰嚴(yán)重的情 況，可以計(jì)算出絕緣子加兩層覆冰的厚度，通過(guò)查表得到絕緣子的實(shí)際尺寸，相減再除以2 即為覆冰的厚度； S3. 3進(jìn)行角度修正：由于是攝像機(jī)是仰拍的，步驟S3. 2中的結(jié)果如果以縱向?yàn)閰⒖家?除以cos進(jìn)行修正，0 :就是監(jiān)測(cè)攝像機(jī)與監(jiān)測(cè)對(duì)象的夾角。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 -7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括絕緣子覆冰預(yù)警，當(dāng)?shù)玫?的覆冰塊大于絕緣子實(shí)際承受能力時(shí)，就發(fā)出報(bào)警信息。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于暗通道優(yōu)先和解三角形法的絕緣子覆冰監(jiān)測(cè)方法，主要包括以下步驟：S1圖像獲取，按圖1所示架設(shè)攝像機(jī)并拍攝監(jiān)測(cè)對(duì)象圖像；S2？根據(jù)暗通道優(yōu)先和解三角形法計(jì)算攝像機(jī)到監(jiān)測(cè)對(duì)象的距離；S3根據(jù)相機(jī)成像原理計(jì)算圖像中監(jiān)測(cè)對(duì)象各部分的實(shí)際大小。本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單、直觀、經(jīng)濟(jì)、有效的電力監(jiān)測(cè)方法。
【IPC分類】G06T7-00
【公開號(hào)】CN104574407
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510021830
【發(fā)明人】郝艷捧, 蔣曉藍(lán), 陽(yáng)林, 李銳海
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué), 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日